基于PSCAD/EMTDC的电力系统中性点接地方式研究
综合考虑这种接地方式对系统可靠性、绝缘水平和继电保护的要求，中性点不接地运行方式主要适用于：电压等级为(3-6)kV且接地电容电流小于 30A的电力网，或电压等级为10kV且接地电容电流小于20A的电力网和电压等级为(35-60)kV且接地电容电流小于10A的电力网。
值得注意的是，该实验结果中故障电流有一个瞬间的幅值很高的波动，原因在于变压器和发电机自身存在的电感和架空线路对地电容都是储能元件，受电磁暂态过程的影响，故障瞬间电流幅值将迅速升高。但是，《电力工程基础》教材中讨论的都是稳态参数，也就是暂态过程中出现的直流分量已经衰减完毕之后的值。中性点的其它两种运行方式下，故障电流的变化规律均受到电容和电感元件电磁暂态的影响，将在电力系统暂态分析部分进行详细讲解，本文不予赘述。
3.1仿真模型
如前所述，中性点不接地电力系统具有发生单相接地故障时仍可继续供电的优点。但在单相接地电流较大时在接地点有电弧，会损坏设备并导致两相甚至三相短路;还容易形成弧光过电压，危及整个电网的绝缘。为了克服这个缺点，出现了经消弧线圈接地的电力系统。图3所示为在PSCAD/EMTDC软件平台上搭建的经消弧线圈接地的电力系统模型，消弧线圈的电抗为20H。
图3电力系统的中性点经消弧线圈接地运行方式
3.2实验结果
假设A相发生金属性接地。K点发生单相接地故障前后，中性点电压、各相电压及接地点通过的电流的变化情况如图4所示。
图4 K点发生单相接地故障前后电力系统的运行情况—中性点经消弧线圈接地运行方式
根据图4，故障前相对地电容电流不变，波动幅值为0.02kA。K点发生单相接地故障时，消弧线圈中流过感性电流，相位和容性电流相反，使接地电流的波动幅值大大减小，为0.006kA。所以，消弧线圈的接入有利于消除电容电流的电弧影响。但由于接地电流较小，受到继电保护灵敏度的约束，不能用于高电压等级的电力网。因此，我国规定，(3-6)kV电力网且电容电流大于30A、10kV电力网且电容电流大于20A和(35-60)kV电力网且电容电流大于10A时，电力系统中性点应装设消弧线圈。
4电力系统的中性点直接接地的运行方式
4.1仿真模型
中性点直接接地的运行方式，是指将Y形接法的发电机或变压器的中性点通过导线直接和大地连接。图5所示为在PSCAD/EMTDC软件平台上搭建的中性点直接接地的电力系统模型。
图5电力系统的中性点直接接地运行方式
4.2实验结果
假设A相发生金属性接地。K点发生单相接地故障前后，中性点电压、各相电压及接地点通过的电流的变化情况如图6所示。
图6 K点发生单相接地故障前后电力系统的运行情况—中性点直接接地运行方式
如果K点的A相发生单相接地故障，则中性点与接地极构成单相接地短路回路，线路上将流过很大的单相短路电流，这是中性点直接接地方式与中性点不接地方式的最根本区别所在。相电压几乎不变，不产生过电压，设备绝缘水平低20%，造价低，节省了投资。因此，综合考虑系统可靠性、绝缘水平和继电保护的要求，中性点直接接地运行方式主要适用于：110kV及以上的电力系统和380/220V的电力系统。
5 结论和展望
本文利用PSCAD/EMTDC软件建立了简单电力系统的中性点运行方式的仿真模型，模拟了在各种运行方式下线路上发生单相接地故障时，电气参数的变化情况，并综合考虑系统可靠性、绝缘水平和继电保护的要求，确定了各种运行方式的适用范围。
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